SANTOS, A. K. S. Diagnóstico molecular e caracterização dos genes de virulência de infecção por Escherichia coli enteropatogênica em crianças no Semiárido Brasileiro. 2015. 110 f. Dissertação (Mestrado em Microbiologia Médica) - Faculdade de Medicina, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Carolinda Oliveira (ppgmm@ufc.br) on 2017-07-11T12:40:12Z No. of bitstreams: 1 2015_dis_aksdossantos.pdf: 2114374 bytes, checksum: 97c602dc080778ec9538704944699720 (MD5) / Approved for entry into archive by denise santos (denise.santos@ufc.br) on 2017-07-11T13:49:56Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_dis_aksdossantos.pdf: 2114374 bytes, checksum: 97c602dc080778ec9538704944699720 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-11T13:49:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_dis_aksdossantos.pdf: 2114374 bytes, checksum: 97c602dc080778ec9538704944699720 (MD5) Previous issue date: 2015-07-13 / The Escherichia coli diarrheagenic (DEC) are important pathogens associated with intestinal infections. Among these, Escherichia coli (EPEC) is one of the most important etiological agents for the diagnosis of diarrhea in infantos. However, the epidemiology of infections by these pathogens remain poorly elucidated in much of the world, so this study aimed to evaluate the impact of EPEC infection in children with and without diarrhea 2-36 months of life of the Brazilian semiarid, study type observational case-control, which also examined the presence or absence of diarrhea in children participating. The study population consisted of 365 cases and 365 controls, and the cases, children with diarrhea history in the 14 days before you check for the study. Socioeconomic parameters were evaluated through epidemiological questionnaire. The diagnosis of EPEC was carried out by xMAP (Bioplex 200) based on the eaeA genes (chromosomal) and bfpA (plasmid). Samples identified as EPEC were analyzed for five Polymerase Chain Reactions (PCR) of the Multiplex type for 19 EPEC virulence factors widely investigated in literature: espB, espD, tir, espC, espZ, espL, Ler, Map, espG, espH, nleE, nleF, nleB, paa, nleC, nleD, espJ, cesT and espP. Among the 730 children, EPEC was diagnosed in 118 children. The typical EPEC proved in 1.7% of cases (6/365) and 0.6% of controls (2/635). While atypical EPEC was detected in 13.7% of cases (50/365) and 16.4% of controls (60/365). And all samples isolated EPEC genes read, cest, and espB were the most prevalent (67.7%; 58.4%; 54.2% and 52.5%) respectively. These are associated with the global regulation of pathogenicity island bacteria, as well as the secretion and translocation various effector proteins into the host cell, and microtubule destruction and disruption tight junctions. In contrast, the lowest prevalence of the tir gene was (4,2% - 5/118), an important component of bacterial adhesion to host cell. The prevalence of the espD gene, associated with liposaccharide membrane pore translocation protein, was significantly associated with cases (p = 0.0354) as compared to controls. In the hierarchical combination analysis of the virulence genes the data suggest that three groups of genes were important and associated with the cases compared to the controls. The presence of the Paa gene, related to the protein associated with enterocyte adhesion injury, but in the absence of other virulence genes such as espH, espJ and espG, related to actin polymerization, inhibition of phagocytosis and effector translocation blocker T3SS , Respectively, are associated with cases compared to controls. A set of virulence genes, the presence of espJ and in the absence of nleF. And another set of virulence genes, with presence of espC, and in the absence of espP. The data also showed that in the hierarchical combinations of the virulence genes, such as the presence of espP and in the absence of nleF, as well as the presence of espG and in the absence of tir were associated with protection in the controls compared to the cases. The data suggest that the prevalence of EPEC is relatively high in this child population in the Brazilian semi-arid region. / As cepas Escherichia coli diarreiogênicas (DEC) são importantes patógenos associados às infecções intestinais. Dentre estes, a Escherichia coli enteropatogênica (EPEC) é um dos agentes etiológicos mais relevantes para o diagnóstico de diarreias em infantos. Contudo a epidemiologia das infecções por esses patógenos permanecem pouco elucidadas em grande parte do mundo. Este trabalho objetivou avaliar o impacto da infecção por EPEC em crianças com e sem diarreia de 2-36 meses de vida no Semiárido Brasileiro, em estudo do tipo observacional caso-controle, que também examinou a presença ou ausência de diarreia nas crianças participantes. A população estudada consistiu em 730 crianças, 365 casos e 365 controles, sendo os casos, crianças com histórico de diarreia nos 14 dias antes à seleção para o estudo. Foram avaliados parâmetros socioeconômicos através de questionário epidemiológico. O diagnóstico de EPEC foi realizado pela técnica de xMAP (Bioplex 200) com base nos genes eaeA (cromossomal) e bfpA (plasmidial). As amostras identificadas como EPEC foram analisadas por cinco Reações em Cadeia da Polimerase (PCR) do tipo Multiplex para 19 fatores de virulência de EPEC amplamente investigados na literatura: espB, espD, tir, espC, espZ, espL, Ler, Map, espG, espH, nleE, nleF, nleB, paa, nleC, nleD, espJ, cesT e espP. Entre as 730 crianças, a EPEC foi diagnosticada em 118 crianças. A EPEC típica mostrou-se em 1,7% dos casos (6/365) e em 0,6% dos controles (2/635). Enquanto a EPEC atípica foi detectado em 13,7% dos casos (50/365) e 16,4% dos controles (60/365). E de todas as amostras de EPEC isoladas, os genes ler, cesT, espB e espG foram os mais prevalentes (67,7%; 58,4%; 54,2%; e 52,5%), respectivamente. Estes estão associados com a regulação global da ilha de patogenicidade da bactéria, assim como a secreção e a translocação de diversas proteínas efetoras para dentro da célula do hospedeiro, e a destruição de micro túbulos e ruptura das junções firmes entre as células intestinais. Em contrapartida, o gene de menor prevalência foi o tir (4,2% - 5/118), importante componente para a aderência bacteriana a célula do hospedeiro. A prevalência do gene espD, associado com a proteína de translocação dos poros da membrana de lipossacarídeo, foi significativamente associado com os casos (p=0,0354) quando comparados com os controles. Na análise de combinação hierárquica dos genes de virulência os dados sugerem que três grupos de genes que foram importantes e associados com os casos comparados com os controles. A presença do gene Paa, relacionado com a proteína associado a lesão de aderência do enterócito, mas na ausência de outros genes de virulência como o espH, espJ e espG, relacionados com polimerização de actina, inibição de fagocitose e bloqueador de translocação de efetor T3SS, respectivamente, estão associados com os casos comparados com os controles. Um conjunto de genes de virulência, a presença de espJ e na ausência de nleF. E outro conjunto de genes de virulência, com presença de espC, e na ausência de espP. Os dados mostraram também que nas combinações hierárquicas dos genes de virulência, tais como a presença de espJ e na ausência de nleF, bem como a presença de espG e na ausência de tir foram associados com proteção nos controles comparados com os casos. Os dados sugerem que a prevalência de EPEC é relativamente alta nesta população infantil no semiárido brasileiro.

A utilização massiva de fertilizantes químicos na agricultura tem efeitos perniciosos ao ambiente. As bactérias do gênero Azospirillum são amplamente estudadas, pois são capazes de promover o crescimento vegetal. Essa característica lhes confere potencial para serem utilizadas na agricultura como uma alternativa ecologicamente compatível. Embora a espécie Azospirillum amazonense seja menos conhecida, o estudo de sua biologia molecular poderia contribuir para a elucidação dos mecanismos envolvidos na promoção do crescimento vegetal. Na primeira parte deste trabalho, foram descritas ferramentas genéticas que podem facilitar o estudo da biologia molecular de A. amazonense. Métodos de conjugação e eletroporação foram otimizados utilizando vetores com origens de replicação de amplo espectro (pVS1 e pBBR1). Além disso, mutantes para o gene glnK foram gerados utilizando o sistema do vetor pK19MOBSACB. Finalmente, um protocolo de análise de promotores baseado na expressão de proteínas fluorescentes foi desenvolvido para permitir estudos de regulação gênica. Na segunda parte do trabalho, uma análise abrangente das características do draft do genoma de A. amazonense foi realizada. Essa espécie apresenta um repertório versátil de genes, crucial para seu modo de vida na rizosfera. Genes putativos relacionados com metabolismo de nitrogênio e de carbono, produção de energia, produção de fitormônio, transporte, quorum sensing, resistência a antibióticos, síntese de bacteriofitocromo, quimiotaxia e motilidade foram identificados. Os genes da fixação do nitrogênio e da nitrilase poderiam estar diretamente relacionados com a promoção do crescimento vegetal. A identificação de genes da RubisCO sugere que A. amazonense seja capaz de fixar carbono, característica do seu metabolismo antes desconhecida. Outro aspecto relevante é que alguns genes de A. amazonense, como os da nitrogenase e da RubisCO, são mais próximos filogeneticamente aos genes de membros da ordem Rhizobiales do que dos de espécies do mesmo gênero. / The massive use of chemical fertilizers in agriculture has harmful effects to the environment. Bacteria from the Azospirillum genus are widely studied, since they are able to promote plant growth. This feature gives them the potential to be used in agriculture as an ecologically compatible alternative. Although the Azospirillum amazonense is a lesserknown species, the study of its molecular biology could contribute to a better understanding of the mechanisms implicated in plant growth. In the first part of this study, genetic tools that can support the study of the molecular biology of A. amazonense were described. Conjugation and electrotransformation methods were established utilizing vectors with broad host-replication origins (pVS1 and pBBR1). Furthermore, glnK-specific A. amazonense mutants were generated utilizing the pK19MOBSACB vector system. Finally, a promoter analysis protocol based on fluorescent protein expression was optimized to aid genetic regulation studies on this bacterium. In the second part of this study a comprehensive analysis of the genomic features of this species was presented. The species A. amazonense presents a versatile repertoire of genes crucial for its plant-associated lifestyle. Genes of A. amazonense related to nitrogen/carbon metabolism, energy production, phytohormone production, transport, quorum sensing, antibiotic resistance, chemotaxis/motility and bacteriophytochrome biosynthesis were identified. Noteworthy genes were the nitrogen fixation genes and the nitrilase gene, which could be directly implicated in plant growth promotion, and the carbon fixation genes, which had previously been poorly investigated in this genus. One important finding was that some A. amazonense genes, like the nitrogenase genes and RubisCO genes, were closer phylogenetically to genes from Rhizobiales members than to those from species of its own order.

This study was focused on the promoter and non-coding regions of the ribosomal RNA (rrn) operon(s) of mycobacteria; namely, the leader and the intergenic spacer regions. Two clones containing the promoter sequences of M .leprae and M. tuberculosis rrn operon were sequenced, their promoter elements were identified by primer extension experiments and by comparison with E.coli consensus promoter sequences. Their function was tested in E.coli and M. smegma tis . The sequences of the leader and intergenic spacer regions from eight and six species respectively were established after amplification by means of peR. Both leader and spacer regions contain antitermination elements and RNaseIII processing sites. The sequences established for these two regions also showed greater variability than the 168 rRNA gene and are suitable for phylogenetic studies. The sequences of the two rrn operons of M.smegmatis upstream from the 168 rRNA gene were cloned and sequenced. Their sequences showed that rrnI has a Box B element which is typical of slow-growers and that rrnII does not. Primer extension studies revealed that the rrn operon of slow-growers has a single promoter. In contrast multiple promoters were identified in the faster-growing M.smegmatis. Distinctive features, which are absent from slow-growers, were identified in the intergenic spacer regions of M.smegmatis.

O silenciamento gênico tem sido utilizado extensivamente para facilitar a investigação de eventos da biologia vegetal. Ele pode ser induzido de diferentes modos, sendo que o passo chave para sua ocorrência é a presença de RNA fita dupla (dsRNA). A fim de avaliar um método rápido de obtenção de silenciamento para análise funcional em larga escala, foi inoculado dsRNA ou siRNA diretamente em folhas de plantas de arroz e de Nicotiana benthamiana. Os dsRNAs de seqüências do gene pds e do gene codificante da ferritina foram obtidos através da síntese in vivo e in vitro e o siRNA de PDS de arroz, derivado somente de síntese in vitro. O gene pds codifica a enzima fitoeno desaturase (PDS), uma enzima chave na biossíntese de carotenóides, que protege a clorofila das plantas contra o foto-branqueamento. O silenciamento deste gene mostra um fenótipo visível, claramente demonstrado através do uso de um inibidor químico da síntese desta enzima. No presente estudo, plantas de arroz e de N. benthamiana inoculadas com dsRNAs derivados do gene pds não apresentaram mudanças fenotípicas. Para avaliação de um outro método foi adaptado um vetor de silenciamento estável, no qual foram inseridos fragmentos de cDNA nas orientações senso e antisenso do gene de ferritina de arroz. O papel da ferritina, segundo experimentação in vitro, pode estar ligada à tolerância de certos cultivares de arroz às altas concentrações de ferro. O aprimoramento das metodologias de silenciamento e de transformação poderá resultar em uma ferramenta mais útil para a análise funcional em larga escala de genes de arroz. / Gene silencing has been used extensively to facilitate the investigation of different events in plant biology. It can be induced through different ways. The key step for its occurrence is the presence of double strand RNA (dsRNA). In order to evaluate a fast method to obtain silencing for functional analysis in a wide scale, either dsRNAs or siRNAs were directly inoculated in the leaves of rice and N. benthamiana plants. The dsRNAs the sequences of the pds gene and of the coding region of the ferritin gene were obtained through in vivo or in vitro synthesis, the siRNA PDS of rice were derived from synthesis in vitro. The pds gene codifies for the enzyme phytoene desaturase (PDS), a key enzyme in the biosynthesis of carotenoids, which protects the clorophil from the plants against photo-bleaching. The silencing of this gene shows a visible phenotype, clearly demonstrated through a chemical inhibition of PDS synthesis. However, no phenotypical changes were observed in either rice or N. benthamiana plants inoculated with dsRNA of the pds gene. In the present study, it was also adapted a vector for stable transformation, in which were inserted cDNA fragments of both, sense and antisense, orientations of the rice ferritin gene. In vitro experiments show that ferritin could be connected to the tolerance to high concentrations of iron of certain cultivars of rice. The improvement of silencing and transformation methodologies could result in a more useful tool for the functional analysis of rice genes in a wide scale.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2016-03-22T19:26:21Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Leidy Johana Madronero.pdf: 2812224 bytes, checksum: d1702433cce9cfe12ed08f4146e98588 (MD5) / Approved for entry into archive by Patricia Barros (patricia.barros@ufes.br) on 2016-03-23T15:36:18Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Leidy Johana Madronero.pdf: 2812224 bytes, checksum: d1702433cce9cfe12ed08f4146e98588 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-23T15:36:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Dissertacao Leidy Johana Madronero.pdf: 2812224 bytes, checksum: d1702433cce9cfe12ed08f4146e98588 (MD5) / CAPES / O mamoeiro (Carica papaya L.) é uma das fruteiras mais cultivadas nas regiões tropicais e subtropicais do mundo. O Brasil faz parte do grupo dos países que mais produzem e exportam mamão no mundo. O Espírito Santo e a Bahia são responsáveis por mais de 70% da área brasileira produtora deste fruto. Porém, doenças causadas por microrganismos infecciosos afetam de modo considerável sua produção. Entre as principais doenças, destaca-se a meleira do mamoeiro, causada pelo Papaya meleira virus (PMeV), que ainda não possui uma cultivar resistente. Interessantemente os sintomas somente são desencadeados após a frutificação. Os mecanismos moleculares envolvidos no desenvolvimento dos sintomas e na resposta de defesa da planta ao PMeV ainda não foram esclarecidos. Para entender os pontos chaves desta interação, que permitam o desenvolvimento de metodologias de melhoramento genético, um estudo transcriptômico foi abordado. A tecnologia RNA-seq foi usada para o sequenciamento do transcriptoma a partir de plantas com 3, 6 e 8 meses de idade após plantio, inoculadas e não inoculadas com o PMeV. Os genes diferencialmente expressos nos 3 tempos e nas duas condições foram preditos e analisados. Estas análises revelaram um padrão de expressão geral dos genes envolvidos nesta interação. Foram encontrados 21 genes com o perfil de expressão alterado nas plantas inoculadas exclusivamente nos seis meses de idade. Destes, 8 genes envolvidos em processos de respostas de defesa e morte celular, resposta ao estresse e resposta ao estímulo biótico e abiótico foram reprimidos; enquanto os demais (13 genes), envolvidos principalmente em processos metabólicos primários, biogêneses, diferenciação e ciclo celular, comunicação e crescimento celular, bem como processos envolvidos em reprodução, e desenvolvimento da floração, foram superexpressos. Estes resultados sugerem que, aos seis meses de idade, a planta é obrigada a alterar seu programa de expressão gênica, direcionando a resposta para os processos próprios do desenvolvimento, requeridos nesse estádio fisiológico, que primam sob a resposta ao estresse, fato que finalmente leva ao desenvolvimento dos sintomas. / Papaya is one of the fruit crops most cultivated in tropical and subtropical regions. Brazil is a major producer and exporter of papaya in the world. The largest area in Brazil, about 70%, for producing papaya is located in Espiritu Santo and Bahia. However this production is affected by infectious diseases caused by pathogens. The sticky disease caused by Papaya meleira virus (PMeV) is one of the most sever diseases. Not resistance has been reported for sticky disease and interestingly their symptoms only are triggered at the ripening. The molecular mechanisms involved in both the symptoms’ development and in the papaya defense response are still unclear. To understand the key point in this pathosystem leading to purpose crops genetic improvement methodologies we conducted a transcriptomics study. Rna-seq technology was used to sequencing the transcriptome from PMeV inoculated and no inoculated plants with 3, 6 and 8 months old. The differentially expressed genes in the both conditions and in the three times were found. Using different graphics analysis we show the global gene expression patterns in this interaction. We found 21 genes exhibit an altered profile at six month just in the inoculated condition. 8 genes related with defense response like cellular death and stress responses and biotic and abiotic stimulus were down regulated whereas 13 genes involved with primary metabolic process, biogenesis, cell differentiation, cell cycle, cell communication, cell grown, well as in reproduction and flower development were up regulated. This results suggest that in the six month the plant is forced to change their gene expression program routed to response for the physiological processes involved just at this period and should this is being favored over the stress response leading to the symptoms development.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-02-07T03:12:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 343942.pdf: 1729219 bytes, checksum: 19fb9d251379c101884db85376fb7d60 (MD5) Previous issue date: 2016 / Os oceanos consistem no maior habitat para a vida microbiana. Para sobreviver a estes diferentes ambientes, as bactérias sofreram adaptações em suas estruturas químicas, físicas e biológicas. As enzimas derivadas de organismos marinhos, especialmente aqueles de águas profundas, têm se tornado interessante para a indústria biotecnológica devido à sua superior adaptação a condições extremas (tais como a resistência a stress osmótico, pressão e temperatura). Atualmente, o sequenciamento do genoma é uma das abordagens que permite conhecer o potencial genético do microrganismo com baixo custo. Erythrobacter citreus LAMA 915, uma Alphaproteobacteria oligotrófica facultativa foi isolada de amostras de água do mar, coletadas a 3600 metros de profundidade, na Elevação de Rio Grande, a uma temperatura de 2,5°C. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo e sequenciar o genoma de E. citreus LAMA 915 e identificar os genes envolvidos na resposta ao stress ambiental e quanto ao potencial biotecnológico. Uma vez sequenciado o genoma e montado, obteve-se um genoma com de 3,09 Mbp em 28 contigs, 2959 ORF e 52 RNA. Foram encontrados quais os genes envolvidos na resposta a stress osmótico, térmico, pressão hidrostática bem como na de privação de nutrientes. Além disso, genes de relevância industrial foram prospectados na E. citreus LAMA 915. Os genes envolvidos no metabolismo de alcanos descritos classificam a E. citreus LAMA 915 como potencial agente de biorremediação de áreas contaminadas por petróleo. Foram encontradas duas rotas metabólicas de produção de polihidroxialcanoatos (PHA), uma sendo clássica, que envolve os genes phaA e phaB; e uma segunda rota, está ß-oxidação devido à proximidade do gene phaC com o gene tesb 1. Além disso, este microrganismo também apresentou um grupo genes envolvidos na produção de lipases (fosfolipase A2, fosfolipase B, fosfolipase C e fosfolipase D), as quais podem ser usadas na indústria (produção de biodiesel). Em resumo, foram encontrados os genes que conferem a E. citreus LAMA 915 a valiosa habilidade de colonizar habitats extremos. Além disso, este microrganismo apresente um repertório genético de relevância para indústria biotecnológica.<br> / Abstract : The deep sea environments shelter in the largest volume of life on Earth. To survive in such different environments, bacteria need to adapt its chemical, physical and biological structures. Enzymes derived from marine organisms, particularly from deep sea environments, have drawn the interest of the biotechnological industry due to their intrinsic features such as osmotic resistance. Nowadays, genome sequencing is one of the approaches used for bioprospection analysis. Erythrobacter citreus LAMA 915, a facultative oligotrophic Alphaproteobacteria, was isolated from sea water collected at 3600 meters depth at 2.5°C at Rio Grande Raise. In this context, the present study aimed at sequencing of the genome of E. citreus LAMA 915 and identification of genes involved in the environmental stress response and potential bio-technology process. Its genome was sequenced and the assembly produced a genome with 3.09 Mbp, 28 contigs, 2959 ORF and 52 RNA. Genes involved in environmental response to osmotic stress, thermal stress, hydrostatic pressure and also starvation was found. Further, E. citreus LAMA 915 presented genes related to potential biotechnology process, including genes of interest to industry. As example, we can mention genes involved in metabolism of alkanes, which have impact on oil spill and classify E. citreus as a potential bioremediation agent for petroleum contaminated areas. Regarding to polyhydroxyalkanoates (PHA), a biopolymer, we found two possible routes: the classical route, which involves the phaA and phaB genes; and a second one, that can be ß-oxidation due to proximity of the phaC gene with the tesb 1 gene. E. citreus LAMA 915 also presented a set of lipase (phospholipase A2, phospholipase B, and phospholipase C and phospholipase D), which can be used in biodiesel yield. In summary, we found a set of genes that confers to E. citreus LAMA 915 the ability to colonize habitats with different available nutrients. In addition, its genetic repertoire indicates their potential to be used in different biotechnology areas.

O fungo filamentoso Metarhizium anisopliae é o entomopatógeno melhor caracterizado em nível molecular, em especial em relação a sua patogênese, principalmente pelo isolamento de genes diferencialmente expressos durante a infecção de hospedeiros. A infecção é um processo multifatorial complexo e os genes candidatos devem ser analisados funcionalmente. Para tal, uma das estratégias mais bem sucedidas é o desenvolvimento de sistemas para a geração de mutantes nulos por inativação gênica, mediada por recombinação homóloga. Neste trabalho, esta estratégia foi aplicada ao fungo M. anisopliae por intermédio da Agro-transformação. Inicialmente, padronizamos este sistema utilizando como alvo o gene trp1 deste fungo, envolvido no anabolismo do aminoácido triptofano. Obtivemos uma freqüência de recombinação homóloga em torno de 20 % para este locus. Como a integração do DNA exógeno é majoritariamente ectópica, nos valemos desta característica para construir uma biblioteca de mutantes de inserção e procedemos a uma caracterização preliminar de conídeos de mutantes morfológicos em relação a sua sensibilidade à radiação UV-A. Mostramos assim que este sistema é aplicável para o estudo funcional de genes no fungo. Dentre os prováveis fatores envolvidos no processo de infecção de M. anisopliae estão algumas hidrolases e o nosso grupo tem se dedicado a caracterização das quitinases neste fungo. As quitinases em particular são atraentes do ponto de vista de sua função, pois estão presentes em todos os fungos para o remodelamento da sua parede celular, composta por quitina, nos processos de crescimento e diferenciação, mas também nos processos de nutrição e patogênese. No sentido de estudar a função de um gene específico caracterizamos o gene chi3, o qual codifica para a quitinase bifuncional CHIT30. Clonamos a região 5´ flanqueadora e a análise in silico revelou a presença de possíveis elementos canônicos de regulação, dentre eles um associado à resposta ao choque térmico. Análises por qRT-PCR revelaram aumento dos níveis de transcritos do gene chi3 em condições de estresse térmico. Mutantes inativados deste gene foram gerados por Agro-transformação e os mesmos apresentaram menor produção de quitinases após o choque térmico e maior TL50 em bioensaios utilizando como modelo o inseto Dysdercus peruvianus. Para determinar a localização subcelular da quitinase CHIT30 foram gerados transformantes com um cassete para a expressão da proteína de fusão CHIT30 marcada com a proteína repórter GFP. Análises por microscopia confocal revelaram que a proteína de fusão está associada à parede celular, provavelmente seguindo a via de secreção de proteínas. Nossos resultados mostram que o gene chi3 apresenta regulação complexa. A expressão da quitinase CHIT30 de forma constitutiva parece ser letal e os mutantes nulos não demonstraram fenótipos claramente detectáveis em experimentos convencionais. O mutante Δchi3 apresentou eficiência diminuída na infecção do inseto D. peruvianus e a sua função na biologia do fungo é também complexa e ainda requer melhor detalhamento. / Metarhizium anisopliae is the best characterized enthomopathogenic fungus at the molecular level. The cloning of differentially expressed genes during the infection process is the main approach to study the infection process. The search for pathogenicity determinants has revealed that the process is complex and multifactorial. The characterization of putative genes related to the infection process has been made by the generation of null mutants via homologous recombination at the wild–type loci by using inactivation cassettes. In this work, we have developed a strategy for the generation of null mutants of the tryptophan anabolic gene trp1. Using Agrobacterium tumefaciens mediated transformation (ATMT), 22% efficiency of homologous recombination at the trp1 locus was achieved. Due to the high frequency of ectopic integration of the trp1 gene inactivation cassette, we applied this as a tool to generate an insertional library to isolate functional mutants. Morphological mutants were tested for their susceptibility to UV-A radiation. Therefore, we demonstrated the feasibility of this methodology in forward genetics studies in M. anisopliae. During fungal penetration through the host cuticle, hydrolases are tough to be crucial for infection consolidation. Chitinases are some of these enzymes and could be involved in cell wall modification or nutrient acquisition and pathogenicity. In order to contribute to the understanding of the role of specific chitinase genes in Metarhizium, we further characterized the CHIT30 chitinase encoding gene chi3. The 5´ upstream cloning and in silico analysis showed that some putative regulatory sequences are present, in particular a stress response element. Quantitative RT-PCR analysis detected an increase in chi3 transcripts during heatshock. ATMT gene inactivation was conducted for the chi3 gene. Mutants produced a lower level of chitinases during heat shock and were less virulent to the insect Dysdercus peruvianus. To uncover the subcellular localization of the CHIT30 chitinase, we have generated transformants to produce a GFP labelled CHIT30. Confocal microscopy analysis showed that the fusion protein was located at the cell wall. The chi3 gene possesses a complex regulation and the constitutive expression of the CHIT30 chitinase appears to be lethal. Null chi3 gene mutants were less virulent to the insect Dysdercus peruvianus. The function of this gene in virulence to insects is not clear. More studies will be necessary to fully understand the role of chitinases in fungi.

Bactérias do gênero Azospirillum possuem a capacidade de promover o crescimento vegetal através de mecanismos que não estão claramente elucidados. Contudo, essa característica é muito estudada, tendo em vista a possibilidade de utilizar esses microrganismos na agricultura em detrimento do uso indiscriminado de fertilizantes industriais, que poluem o meio ambiente. O solo é um ambiente altamente variável quanto à disponibilidade de nutrientes e quanto a fatores físico-químicos, por isso, bactérias que ocupam esse nicho possuem um aparato genético capaz de prover uma adaptação plena a este ambiente. A bactéria A. amazonense tem um genoma altamente complexo e pouco estudado. O presente trabalho isolou genes envolvidos na resposta de A. amazonense ao estresse por limitação nutricional de nitrogênio, elemento crucial para a sobrevivência, já que compõe diferentes moléculas biológicas. Um dos objetivos deste trabalho foi o isolamento de genes que codificam proteínas PII em A. amazonense, que estão envolvidas na regulação do metabolismo do nitrogênio. A. amazonense apresenta dois genes parálogos que codificam para proteínas PII, glnB e glnK. Demonstramos que ambos são regulados pela disponibilidade de nitrogênio no meio. A região promotora de glnK possui elementos típicos de genes regulados pelo sistema Ntr: quatro sítios de ligação ao fator de transcrição NtrC e um promotor dependente de σ54. Foi identificada uma seqüência que corresponde a um promotor dependente de σ70 putativo sobreposto a um sítio de ligação a NtrC. O segundo objetivo foi isolar genes regulados pela disponibilidade de nitrogênio através da técnica Micro-RDA. Essa técnica é muito sensível, no entanto há poucos relatos da sua utilização em bactérias, visto provavelmente as dificuldades técnicas do trabalho com o mRNA bacteriano. Através desse procedimento, foram isolados oito genes envolvidos na resposta à limitação de nitrogênio. Sete deles apresentam homologia com genes de bactérias da classe Proteobacteria: dnaK e rpoH (genes que codificam proteínas envolvidas em choque térmico), relA (envolvido na síntese de ppGpp, um mediador da resposta “estringente”), um gene que codifica para uma diguanilato ciclase/fosfodiesterase (envolvido na síntese de c-di-GMP, envolvido na formação de biofilmes), um gene que codifica uma subunidade do complexo I da cadeia transportadora de elétrons, glnA (glutamina sintetase) e gltB (glutamato sintase). A variedade funcional desses genes ilustra o grau de complexidade da resposta de A. amazonense à limitação nutricional de nitrogênio. / Bacteria belonging to the Azospirillum genus are capable of promoting plant growth, but the mechanisms implicated in this feature are not clearly elucidated. This ability has been investigated by several research groups with the main objective of substitute the use of industrialized fertilizers by bacteria inoculation in the soil. The soil is a very dynamic enviroment, so bacteria have developed many genetic resources to survive in this environment. Azospirillum amazonense has a very complex genome and up till now is poorly analysed. This work has isolated different genes implicated in the nitrogen starvation response of A. amazonense. In the first part of this work we investigated the PII coding genes of A. amazonense, that are involved in nitrogen metabolism regulation. A. amazonense has two PII genes, glnK and glnB. Both are regulated by the nitrogen availability in the medium. The glnK regulatory region has typical elements of Ntr regulated genes: four NtrC UAS sequences (upstream activator binding site) and one σ54-dependent promoter. A putative σ70-dependent promoter, that overlaps the NtrC UAS sequence has been found. In the second part of this work we isolated nitrogen regulated genes by the Micro-RDA technique. This tecnique is very sensitive, but there are few reports of its applicability on bacterial species. This occurs probably due to the bacterial mRNA features. In our work we isolated eight nitrogen regulated genes through the micro-RDA procedure and seven of them have shown similarity to proteobacteria genes. The isolated sequences correspond to: dnaK and rpoH genes (implicated in heat shock response), relA gene (involved in stringent response), a diguanylate cyclase/phosphodiesterase gene (implicated in biofilm formation), a complex I subunit gene (electrons transport chain), glnA gene (glutamine syntethase) and gltB gene (glutamate synthase). The functional variability of these genes illustrates the complexity of the nitrogen starvation response of A. amazonense.

Os agrupamentos de ferro-enxofre (Fe-S) são grupos prostéticos necessários para a manutenção da vida, pois estão envolvidos em diversos processos incluindo a transferência de elétrons, reações metabólicas, sinalização e regulação da expressão gênica. As plantas realizam fotossíntese e respiração, dois processos que requerem proteínas Fe-S, sendo os únicos organismos em que a síntese destas proteínas é compartimentalizada. Diversos fatores afetam o desenvolvimento das plantas, entre eles, a temperatura baixa, fator limitante à produtividade e à distribuição geográfica das plantas, incluindo Eucalyptus grandis, uma espécie com grande importância econômica. Neste trabalho foi realizada uma análise transcricional dos genes NFS1, ISA1 e ISU1 de E. grandis após diferentes estúmlos por meio de PCR quantitativa (qRT-PCR) e microarranjos. Após o tratamento de plântulas de E. grandis com frio, foram realizados experimentos de qRT-PCR. Os resultados foram normalizados com os genes constitutivos codificadores da histona H2B e da ribonucleoproteína L23A. Considerando tal normalização, ISU1 aumentou sua expressão em 0,6 e 1,7 vezes, NFS1 apresentou um aumento de 6 e 8 vezes, enquanto ISA1 apresentou um aumento de 69 a 114 vezes em relação à condição controle. Utilizando-se a técnica de microarranjos, foi analisada a diferença de expressão entre folhas e xilema de árvores maduras de E. grandis. O gene NFS1 apresentou maior expressão nas folhas do que em xilema, porém os genes ISA1 e ISU1 apresentaram um padrão de expressão equivalente entre os dois tipos de tecidos. Esses resultados sugerem que (i) os genes NFS1 e ISA1 podem estar relacionados à resposta celular ao estresse causado por frio; e que (ii) os aumentos na expressão devem-se, provavelmente, ao metabolismo de enxofre e à indução de enzimas antioxidantes. Foi também realizado um experimento de curva de tempo com a submissão de plântulas de E. grandis ao resfriamento, objetivando-se verificar em que momento esses genes começam a ter suas expressões aumentadas. O gene ISU1 apresentou maior expressão gênica nas primeiras duas horas de tratamento, caindo drasticamente logo após este período. O gene ISA1, que havia apresentado a maior expressão relativa no experimento anterior, não apresentou diferença significativa no padrão de expressão durante as 16 horas de resfriamento, assim como o gene NFS1. Esses resultados indicam que as proteínas Fe-S, frente ao resfriamento, estão possivelmente envolvidas na recuperação das plantas após tal estresse. / Iron-sulfur (Fe-S) clusters are prosthetic groups required for the maintenance of life because they are involved in various vital processes, including electron transfers, metabolic reactions, signaling and regulation of gene expression. Plants perform photosynthesis and respiration, two processes that require Fe-S proteins, and are the only organisms in which the synthesis of these proteins is compartmentalized. Several factors and stresses affect the development of plants including low temperature, which is a productivity-limiting factor and restricts plants to certain geographical distributions, including Eucalyptus grandis, a species with significant economic importance. The aim of this study is to perform an analysis of E. grandis NFS1 and ISA1 gene expressions after different stimuli through quantitative PCR (qRT-PCR) and microarrays. qRT-PCR experiment were conducted on plants submitted to a cold treatment. The results were normalized with the housekeeping genes encoding histone H2B and ribonucleoprotein L23A. Considering such normalizations, ISU1 increased the expression 0.6 and 1-fold, NFS1 showed a 6 and 8-fold increase in comparison with the control condition, while ISA1 gene increased 69 and 114-fold. Using microarrays, the difference in expression between leaves and xylem of E. grandis was analyzed. The NFS1 gene showed higher expression in leaves than in xylem, but the ISA1and ISU1 showed equivalent pattern of expression in both types of tissues. These results suggest that (i) NFS1 and ISA1 genes are related to the cellular response to the stress caused by chilling, and that (ii) the increased expression should be probably due to the metabolism of sulfur and to the induction of antioxidative enzymes. A time-course experiment was also conducted during the cold stress of E. grandis plants to look at which moment these genes begin to increase their expressions. The ISU1 gene showed higher expression in the first 2 hours of treatment, and than decreased severally after this period. The ISA1 gene, which had shown the highest expression in the previous experiment, did not show significant differences in the pattern of expression during the 16 hours of chilling treatment, as well as the NFS1 gene. These results indicate that Fe-S proteins, in response to low temperature, are possibly involved in the recovery of the plants after this stress.

Introdução: As Mucolipidoses II e III (MLII e MLIII) são doenças lisossômicas raras causadas pela deficiência da GlcNac-1-fosfotransferase (fosfotransferase), enzima envolvida na síntese do marcador M6P responsável pelo direcionamento de várias enzimas lisossomais para o lisossomo. A fosfotransferase é codificada pelos genes GNPTAB e GNPTG. O gene GNPTAB codifica as subunidades e da enzima; mutações neste gene provocam tanto a MLII, forma mais grave, quanto a MLIII, forma mais atenuada da doença. O gene GNPTG codifica a subunidade ; mutações neste gene provocam a MLIII. Objetivos: Identificar as mutações no gene GNPTAB presentes em pacientes brasileiros com MLII e MLIII. Metodologia: Os pacientes com diagnóstico bioquímico de ML II/III foram identificados pelo Laboratório de Referência para EIM do HCPA (LREIM-HCPA), Brasil, de 1983 até 2009. Treze pacientes não relacionados (MLII:6, MLIII:5, ML tipo não definido: 2), filhos de casais não-consanguíneos, e oriundos de várias regiões do Brasil, foram incluídos no estudo. Informações clínicas foram obtidas a partir do banco de dados do LREIMHCPA, sendo que o tipo de ML e a altura foram fornecidos pelo médico assistente. Amostras de sangue periférico foram coletadas para extração de DNA genômico. Os 21 exons que compreendem o gene GNPTAB, e respectivas regiões flanqueadoras, foram amplificados a partir de sequências específicas de oligonucleotídeos projetadas para este trabalho. A sequência do gene GNPTAB utilizada como referência para o sequenciamento foi a GenBank NM_024312.3. Resultados: Com a estratégia utilizada, foi possível a identificação de ambas as mutações patogênicas em 6/13 pacientes, e de apenas uma mutação patogênica em cinco pacientes. Em dois pacientes, ambos com MLIII, não foram identificadas mutações patogênicas. Em todos os pacientes foi encontrada pelo menos uma variante não-patogênica, sendo a mais frequente a c.-41-39delGGC (16/26 alelos). A mutação c.3503_3504delTC (p.L1168QfsX5) foi a mais frequente na amostra estudada (n= 7/26 alelos). Considerando regiões codificantes e não-codificantes, quatro novas mutações estão sendo descritas: c.2269_2273delGAAAC (exon 13), c.2808A>G (exon 14), c.323+20delT (intron 3) e c.365+96_97delGT (intron 4). Mutações sem sentido e deleções com alteração na fase de leitura parecem estar relacionadas ao fenótipo grave enquanto, mutações de sentido trocado, estão relacionadas ao fenótipo atenuado. Discussão/Conclusões: Este é o primeiro estudo do gênero realizado em pacientes brasileiros com MLII/III. Assim como é descrito em pacientes de outras populações, o gene GNPTAB apresentou grande heterogeneidade alélica e a mutação patogênica mais frequente encontrada foi a c.3503_3504delTC. Desta forma, sugere-se que a análise de DNA dos pacientes brasileiros com MLII/III seja iniciada pela pesquisa dessa mutação. Como a estratégia empregada detectou 17/26 dos alelos patogênicos, novas análises deverão ser realizadas para os pacientes que apresentam o genótipo parcialmente ou não estabelecido, incluindo a análise do GNPTG. Palavras-chaves: GNPTAB. Mucolipidose. Doenças Lisossômicas. M6P. Doença da Célula de Inclusão. Polidistrofia Pseudo-Hurler. / Introduction: Mucolipidosis II and III (MLII and MLIII) are rare lysosomal diseases caused by a deficiency of GlcNac-1-phosphotransferase (phosphotransferase), the enzyme responsible for the synthesis of marker M6P, which directs several lysosomal enzymes to the lysosome. Phosphotransferase is codified by the GNPTAB and the GNPTG genes. The GNPTAB gene codifies subunits and of the enzyme; mutations in this gene cause both MLII, the most severe form, and MLIII, the most attenuated form of the disease. The GNPTG gene codifies subunit ; mutations in this gene cause MLIII. Objectives: To identify mutations in the GNPTAB gene that are present in Brazilian patients with MLII and MLIII. Methodology: Patients with a biochemical diagnosis of ML II/III were identified at the Reference Laboratory of Inborn Errors of Metabolism of HCPA, Brazil, from 1983 to 2009. Thirteen unrelated patients (MLII: 6, MLIII: 5, undefined ML: 2), born to nonconsanguineous couples and from several regions of Brazil were included in the study. Clinical information was obtained from the database of the LREIM-HCPA, and the type of ML and height of patients were obtained with the assistant physician. Peripheral blood samples were collected for extraction of genomic DNA. The 21 exons that comprise the GNPTAB gene and their respective flanking regions were amplified from the specific sequences of primers designed for this study. The sequence of the GNPTAB gene used as reference for sequencing was GenBank NM_024312.3. Results: As a result of the strategy used, it was possible to identify both pathogenic mutations in 6/13 patients and only one pathogenic mutation in five patients. In two patients, both with MLIII, no pathogenic mutations were identified. At least one non-pathogenic variant was found in all patients, and the most frequently found was c.-41-39delGGC (16/26 alleles). Mutation c.3503_3504delTC (p.L1168QfsX5) was the most frequently found pathogenic mutation in the sample studied (n= 7/26 alleles). As to codifying and noncodifying regions, four novel mutations are being described herein: c.2269_2273delGAAAC (exon 13), c.2808A>G (exon 14), c.323+20delT (intron 3), and c.365+96_97delGT (intron 4). Nonsense mutations and frameshift mutations seem to be related to the severe phenotype, while inverse mutations are related to the attenuated phenotype. Discussion/Conclusions: This is the first study of its kind conducted in Brazilian patients with ML II/III. As it is described in patients of other populations, the GNPTAB gene presented great allelic heterogeneity, and the most frequently found pathogenic mutation was c.3503_3504delTC. Thus, we suggest the DNA analysis of Brazilian patients with MLII/III to be initiated by testing this mutation. As the strategy applied herein detected 17/26 of the pathogenic alleles, new analyses should be conducted for the patients who present a partial or unestablished genotype, including the analysis of the GNPTG gene. Key words: GNPTAB. Mucolipidosis. Lysosomal Disease. M6P. I-cell Disease. Pseudo-Hurler Polydystrophy.